JP7202464B2 - Repair laser welding method and repair laser welding apparatus - Google Patents
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Description
本開示は、例えば、橋梁における舗装部分を支持する鋼床版を構成するデッキプレート(一方の被溶接材)と、このデッキプレートの面上に対して隅肉溶接により接合されたUリブ(他方の被溶接材)との接合部分に生じたき裂を補修するのに用いる補修用レーザ溶接方法及び補修用レーザ溶接装置に関するものである。 For example, the present disclosure includes a deck plate (one of the materials to be welded) that constitutes a steel deck that supports a pavement portion of a bridge, and a U-rib that is joined to the surface of the deck plate by fillet welding (the other The present invention relates to a repair laser welding method and a repair laser welding apparatus used for repairing cracks occurring in joints with welded materials).
例えば、上記した鋼床版において、デッキプレートの面上に隅肉溶接により接合されるUリブの側縁は、デッキプレートに対して斜めに接合される。この際、デッキプレート及びUリブの側縁の接合部分におけるルート部には未溶着部分が残っているが、溶着部分の溶け込み深さが予め定められた規定数値をクリアするように成すことで強度を確保している。 For example, in the steel floor slab described above, the side edges of the U-ribs joined to the surface of the deck plate by fillet welding are joined obliquely to the deck plate. At this time, although unwelded portions remain in the root portion of the joint portion between the side edges of the deck plate and the U-rib, the depth of penetration of the welded portion is set to clear a predetermined specified value, resulting in strength. is ensured.
しかしながら、デッキプレート及びUリブの側縁の接合部分には、経年劣化や金属疲労によって上記ルート部の未溶着部分を起点とするき裂(デッキプレートを貫通方向に進展するデッキ進展き裂及び接合部分の溶接ビードを貫通方向に進展するビード進展き裂)が発生することが知られている。 However, due to aged deterioration and metal fatigue, cracks originating from the unwelded portion of the root portion (deck propagating cracks that propagate through the deck plate and joint It is known that a bead propagation crack, which propagates in a penetrating direction through the weld bead of a part, occurs.
従来において、鋼床版におけるデッキプレート及びUリブの側縁の接合部分に、上記したようなルート部の未溶着部分を起点とするき裂が生じた場合には、鋼床版上の舗装部分を取り除いたうえで、当て板補強して補修するようにしていた。 Conventionally, when a crack originating from the unwelded portion of the root portion as described above occurs at the joint portion of the side edge of the deck plate and the U-rib in the steel deck, the paving portion on the steel deck I was trying to repair it by removing it and reinforcing it with a backing plate.
このような従来の補修施工では、鋼床版上の舗装部分を取り除く都合上、交通規制を行う必要があり、近年では、この交通規制を回避するために、例えば、特許文献1に記載された溶接方法が提案されている。
この溶接方法では、ビードに生じるき裂の進展方向となるようにレーザ光の照射方向を設定することで、き裂を消去するようにしている。In such conventional repair work, it is necessary to restrict traffic for the convenience of removing the paved portion on the steel deck. In recent years, in order to avoid this traffic restriction, for example, Welding methods have been proposed.
In this welding method, the crack is erased by setting the irradiation direction of the laser beam so as to match the propagation direction of the crack generated in the bead.
ところが、上記した従来におけるき裂除去用の溶接方法では、レーザ光の照射によってビード進展き裂を消去することはできても、デッキプレートを貫通方向に進展するデッキ進展き裂の除去までは想定していない。したがって、レーザ光の照射によって如何にしてデッキ進展き裂を除去するかが従来の課題となっている。 However, in the above-described conventional welding method for crack removal, even if the bead propagation crack can be eliminated by laser beam irradiation, it is assumed that the deck propagation crack that propagates in the direction of penetrating the deck plate cannot be removed. not. Therefore, it has been a conventional problem how to remove the deck propagating crack by laser light irradiation.
本開示は、上記したような従来の課題を解決するためになされたもので、例えば、鋼床版におけるデッキプレート及びUリブの側縁の接合部分に、ルート部の未溶着部分を起点とするき裂が生じた場合、鋼床版上の舗装部分を取り除くことなく、レーザ光の照射によってビード進展き裂のみならずデッキ進展き裂をも除去することが可能な補修用レーザ溶接方法及び補修用レーザ溶接装置を提供することを目的としている。 The present disclosure has been made to solve the above-described conventional problems. Repair laser welding method and repair that can remove not only bead propagation cracks but also deck propagation cracks by irradiating laser light without removing the pavement part on the steel deck when cracks occur The object is to provide a laser welding device for
本開示の第1の態様は、一方の被溶接材と、該一方の被溶接材の面上に対して隅肉溶接により斜めに接合された他方の被溶接材との間のルート部における未溶着部分を起点として生じたき裂をレーザ光の照射により溶融させて消去する補修用レーザ溶接方法であって、前記ルート部における未溶着部分に含まれる前記一方の被溶接材と前記他方の被溶接材との接触点を前記レーザ光の照射ポイントとして前記ルート部の溶接ビード側から狙いつつ、該溶接ビードに沿って前記レーザ光を照射する構成としている。
なお、ルート部における未溶着部分に含まれる一方の被溶接材と他方の被溶接材との接触点は、非破壊検査によって位置を特定する。A first aspect of the present disclosure is a non-removable part at a root portion between one material to be welded and the other material to be welded obliquely joined to the surface of the one material to be welded by fillet welding. A repair laser welding method for melting and erasing a crack starting from a welded portion by irradiating a laser beam, wherein the one welded material and the other welded material included in the unwelded portion of the root portion The laser beam is irradiated along the weld bead while aiming from the weld bead side of the root portion as the irradiation point of the laser beam at the point of contact with the material.
The position of the contact point between one material to be welded and the other material to be welded included in the unwelded portion of the root portion is specified by nondestructive inspection.
本開示に係る補修用レーザ溶接方法によれば、例えば、鋼床版におけるデッキプレート及びUリブの側縁の接合部分に、ルート部の未溶着部分を起点とするき裂が生じた場合、鋼床版上の舗装部分を取り除くことなく、レーザ光の照射によってビード進展き裂のみならずデッキ進展き裂をも除去することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。 According to the repair laser welding method according to the present disclosure, for example, when a crack originating from an unwelded portion of the root portion is generated at the joint portion of the side edge of the deck plate and the U rib in the steel deck, It is possible to remove not only bead propagating cracks but also deck propagating cracks by irradiating laser light without removing the pavement portion on the floor slab, which is an extremely excellent effect.
以下、本開示の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1及び図2は、本開示に係る補修用レーザ溶接方法が適用される橋梁の鋼床版箱桁の鋼床版を示し、図3及び図4は、本開示の一実施形態に係る補修用レーザ溶接方法に用いる補修用レーザ溶接装置を示している。Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described based on the drawings.
1 and 2 show a steel deck of a bridge steel deck box girder to which the repair laser welding method according to the present disclosure is applied, and FIGS. 3 and 4 show a repair according to an embodiment of the present disclosure. 1 shows a repair laser welding apparatus for use in a laser welding method for laser welding.
図1に示すように、複数の主桁101とともに鋼床版箱桁100を構成する鋼床版103は、橋梁の舗装部分Hを載せるデッキプレート(一方の被溶接材)110と、このデッキプレート110の舗装部分載置面111とは反対側の下向き面112に配置した複数のUリブ(他方の被溶接材)120を備えている。
As shown in FIG. 1, a
図1の拡大円内にも示すように、デッキプレート110の下向き面112に斜めに当接するUリブ120の一対の側縁121,121の各先端には、レ型開先122,122がそれぞれ形成されている。そして、Uリブ120は、そのレ型開先122,122と、デッキプレート110の下向き面112との間に隅肉アーク溶接による溶接ビードBを全長にわたって形成することでデッキプレート110に取り付けてあり、これによりデッキプレート110とともに閉断面構造を形成している。
As shown in the enlarged circle of FIG. 1,
この際、図2に示すように、デッキプレート110と、このデッキプレートの下向き面112上に斜めに接合されるUリブ120の側縁121,121との接合部分におけるルート部Rには未溶着部分Sが残っており、このデッキプレート110及びUリブ120の接合部分には、経年劣化や金属疲労によって、未溶着部分Sを起点とするき裂(デッキプレート110を貫通方向に進展するデッキ進展き裂Cd及び接合部分の溶接ビードBを貫通方向に進展するビード進展き裂Cb)が発生する可能性がある。
At this time, as shown in FIG. 2, the root portion R at the joint portion between the
このようなデッキプレート110及びUリブ120の接合部分に生じたき裂Cd,Cbを除去する本実施形態に係る補修用レーザ溶接装置1は、図3及び図4に概略的に示すように、レーザ発振器2と、このレーザ発振器2から光ファイバ3を介して供給されるレーザ光Lを集光して補修箇所に照射するレーザヘッド4と、このレーザヘッド4を溶接ビードBに沿って移動させるヘッド駆動機構10を備えている。
The repair
ヘッド駆動機構10は、Uリブ120の側縁121,121間の底辺123に磁石等により吸着固定されるレールベース11、及び、アーム7を介してレーザヘッド4を搭載して走行する台車12を具備している。
The
この場合、台車12は、その車輪12a,12aをレールベース11のレール11a,11aに載せることで、レールベース11に吊り下げ支持されるようになっており、台車12に搭載された図示しないモータからの動力により、レール11a,11a上を走行する、すなわち、溶接ビードBに沿って走行するものとなっている。
In this case, the
また、補修用レーザ溶接装置1は、ヘッド駆動機構10により溶接ビードBに沿って移動するレーザヘッド4から照射されるレーザ光Lの照射ポイントをデッキプレート110及びUリブ120の接合部分に倣わせる倣い機構8を備えている。
In addition, the repair
この倣い機構8は、レーザヘッド4に配置された先端にローラ8cを有する2本の倣い脚8a,8bと、台車12に設けたサブアーム9aと、引張りばね9bを具備している。そして、この倣い機構8では、引張りばね9bをサブアーム9a及びアーム7の間に配置して、2本の倣い脚8a,8bをデッキプレート110の下向き面112及びUリブ120の側縁121にそれぞれ押し付けるようにすることで、レーザヘッド4から照射されるレーザ光Lの照射ポイントをデッキプレート110及びUリブ120の接合部分に倣わせるようにしている。
なお、レーザ光Lの照射ポイントをデッキプレート110及びUリブ120の接合部分に倣わせる倣い機構は、上記の構成のものに限定されない。例えば、センサによる非接触タイプの倣い機構を用いてもよい。The
Note that the tracing mechanism for tracing the irradiation point of the laser beam L to the joint portion between the
さらに、補修用レーザ溶接装置1はレーザヘッド4に内蔵されたウィービング機構6を備えており、溶接ビードBを横切る方向にレーザ光Lを図3の矢印の範囲で、ウィービングさせることができるようにしている。
Furthermore, the repair
さらにまた、補修用レーザ溶接装置1はシフト機構を備えている。この実施形態では、レーザヘッド4を支えるアーム7がシフト機構を兼ねている。具体的には、アーム7は、台車12に設けた支持アーム7aと、この支持アーム7aにピン7bを介して回動可能に連結されたアーム本体7cと、レーザヘッド4側に設けられてアーム本体7cに対して軸方向(図示矢印方向)に移動可能に嵌合する移動アーム7dとからなっている。
Furthermore, the repair
つまり、シフト機構を兼ねるアーム7では、支持アーム7aに回動可能に連結されたアーム本体7cに対して移動アーム7dを移動させることで、レーザ光Lの照射ポイントをデッキプレート110及びUリブ120の接合部分におけるルート部Rから溶接ビードB側にシフトさせることができるようにしている。
That is, in the
なお、図3における符号5は制御部であり、この制御部5では、レーザヘッド4から照射するレーザ光Lのスポット径及びヘッド駆動機構10によるレーザヘッド4の移動等をコントロールするようになっている。
このように構成された補修用レーザ溶接装置1を用いて鋼床版103のデッキプレート110及びUリブ120の接合部分に生じたデッキ進展き裂Cdを除去するに際しては、まず、デッキプレート110及びUリブ120の接合部分に対して、超音波探傷試験等の非破壊検査を実施して、図5に示すように、ルート部Rにおける未溶着部分Sに含まれるデッキプレート110の下向き面112とUリブ120の側縁121のレ型開先122との接触点Pの位置を特定する。
When using the repair
次いで、レーザヘッド4を支えるアーム7(シフト機構)のアーム本体7cの角度を調整すると共に、このアーム本体7cに対して移動アーム7dを移動させることで、レーザ光Lが上記接触点Pに触れるべくレーザ光Lの照射ポイントを決定する。
Next, by adjusting the angle of the
そして、倣い機構8の引張りばね9bによって、2本の倣い脚8a,8bをデッキプレート110の下向き面112及びUリブ120の側縁121にそれぞれ押し付けるようセットする。
Then, the
この後、制御部5からの指令によりヘッド駆動機構10の台車12が走行を開始し、上記接触点Pに対して適宜スポット径のレーザ光Lを照射しつつレーザヘッド4が移動を開始する。
この実施形態において、このレーザヘッド4の移動により、レーザ光Lは、溶接ビードBに沿って1回パス(移動)するようになっている。Thereafter, the
In this embodiment, the movement of the
一方、上記構成の補修用レーザ溶接装置1を用いて鋼床版103のデッキプレート110及びUリブ120の接合部分に生じたビード進展き裂Cbを除去する場合には、レーザ光Lを溶接ビードBに向けて照射しながらレーザヘッド4を移動させる。
On the other hand, when removing the bead propagation crack Cb generated in the joint portion between the
この実施形態に係る補修用レーザ溶接方法では、ルート部Rにおける未溶着部分Sに含まれる鋼床版103のデッキプレート110の下向き面112とUリブ120の側縁121のレ型開先122との接触点Pをレーザ光Lの照射ポイントとして狙うようにしているので、ルート部Rにおける未溶着部分Sを溶融させ得ることとなる。そして、この未溶着部分Sの溶融に伴って、未溶着部分Sを起点として生じていたデッキ進展き裂Cdも溶融除去されることとなる。
In the repair laser welding method according to this embodiment, the
ここで、図6は、レーザ光照射ポイントと補修状況との関係を示す部分拡大断面図であり、レーザ光Lを溶接ビードBに沿って1回パスさせた場合の補修状況を示している。 Here, FIG. 6 is a partially enlarged sectional view showing the relationship between the laser beam irradiation point and the repair status, and shows the repair status when the laser beam L is passed along the weld bead B once.
図5において、レーザ光Lの照射ポイントを上記接触点PよりもUリブ120の内側(0未満(-))に設定すると、図6の部分拡大断面図に示すように、レーザ光Lの照射による溶接ビードBLの溶融金属がUリブ120の内側に流れてしまい、Uリブ120の側縁121に穴アキが生じてしまう。
この際、レーザ光Lの焦点が上記接触点Pに合致するように設定したとしても、実際には、レーザ光Lのスポットの外縁がUリブ120の内側(0未満(-)の領域)に入り込むことになる。
したがって、レーザ光Lのスポットの少なくとも外縁が接触点Pに触れるべくレーザ光Lの照射ポイントを設定することが望ましく、このようにレーザ光Lの照射ポイントを設定することで、レーザ光Lの照射による溶融金属のUリブ120内側への流動を確実に防ぐことができる。In FIG. 5, if the irradiation point of the laser beam L is set inside the U rib 120 (less than 0 (-)) from the contact point P, the irradiation point of the laser beam L will be as shown in the partially enlarged cross-sectional view of FIG. The molten metal of the weld bead BL due to this flow into the inside of the
At this time, even if the focus of the laser beam L is set to match the contact point P, the outer edge of the spot of the laser beam L is actually inside the U-rib 120 (region of less than 0 (-)). going to get in.
Therefore, it is desirable to set the irradiation point of the laser light L so that at least the outer edge of the spot of the laser light L touches the contact point P. By setting the irradiation point of the laser light L in this way, the irradiation of the laser light L It is possible to reliably prevent the molten metal from flowing to the inside of the
一方、レーザ光Lの照射ポイントを上記接触点Pよりも溶接ビードB側(4mm+)に設定し過ぎると、図6の部分拡大断面図に示すように、レーザ光Lの照射による溶接ビードBLが未溶着部分Sに届かないので、未溶着ノコリが発生する。
したがって、レーザ光Lを溶接ビードBに沿って1回パスさせるこの実施形態では、レーザ光Lの照射ポイントを上記接触点Pから2mm程度溶接ビードB側に設定することが望ましいことが判る。On the other hand, if the irradiation point of the laser beam L is set too close to the weld bead B side (4 mm+) from the contact point P, as shown in the partially enlarged cross-sectional view of FIG. Since it does not reach the unwelded portion S, unwelded dust is generated.
Therefore, in this embodiment in which the laser beam L is passed once along the weld bead B, it is desirable to set the irradiation point of the laser beam L about 2 mm from the contact point P to the weld bead B side.
また、デッキ進展き裂Cdが小さければ、図7Aの部分拡大断面図に示すように、レーザ光Lを溶接ビードBに沿って1回パスさせて、レーザ光Lの照射による溶接ビードBLを形成するだけで、デッキ進展き裂Cdを除去可能であるが、デッキ進展き裂Cdが大きかったりした場合には、図7Bの部分拡大断面図に示すように、シフト機構を兼ねるアーム7によって、レーザ光Lの照射ポイントをデッキプレート110及びUリブ120の接合部分におけるルート部Rから溶接ビードB側にシフトさせてマルチパスさせることで(レーザ光Lの照射による溶接ビードBLを複数形成することで)、デッキ進展き裂Cdを除去可能である。
If the deck progressing crack Cd is small, as shown in the partially enlarged cross-sectional view of FIG. 7A, the laser beam L is passed along the weld bead B once to form the weld bead BL by irradiating the laser beam L. However, if the deck-growing crack Cd is large, as shown in the partially enlarged cross-sectional view of FIG. By shifting the irradiation point of the light L from the root portion R at the joint portion of the
この際、図7Cの部分拡大断面図に示すように、ウィービング機構6によりレーザ光Lにウィービングを行わせて、レーザ光Lの照射による幅広の溶接ビードBLWを形成すれば、高温割れリスクを低減することができる。
At this time, as shown in the partially enlarged cross-sectional view of FIG. 7C, the
図8及び図9は、本開示の他の実施形態に係る補修用レーザ溶接方法に用いる補修用レーザ溶接装置を示している。 8 and 9 show a repair laser welding apparatus used in a repair laser welding method according to another embodiment of the present disclosure.
この実施形態に係る補修用レーザ溶接装置1Aは、図8及び図9に概略的に示すように、図外のレーザ発振器から光ファイバ3を介して供給されるレーザ光Lを集光して補修箇所に照射するレーザヘッド4と、このレーザヘッド4を溶接ビードBに沿って移動させるヘッド駆動機構10Aを備えている。
A repair
この実施形態において、ヘッド駆動機構10Aは、レール11A及びこのレール11A上を走行する台車12Aを具備しており、レーザヘッド4はアーム7Aを介して台車12Aに搭載されている。
In this embodiment, the
また、この実施形態に係る補修用レーザ溶接装置1Aは、レール配置機構20を備えており、このレール配置機構20は、両端にマグネット21,21が配置されたL字部材22と、ヘッド駆動機構10Aのレール11Aに配置されたガイド23を具備している。
The repair
ヘッド駆動機構10Aのレール11Aは、レール配置機構20のL字部材22の一方のマグネット21を介してUリブ120の底辺123に固定されている。この際、L字部材22の他方のマグネット21をデッキプレート110の下向き面112(一方の被溶接材における他方の被溶接材が接合される面)に吸着させると共に、ガイド23をUリブ120の側縁121に当接させている。
The
つまり、ヘッド駆動機構10Aのレール11Aは、デッキプレート110の下向き面112及びUリブ120の側縁121の双方を基準にして固定されており、これにより、溶接ビードBに沿って台車12Aとともに移動するレーザヘッド4から照射されるレーザ光Lの照射ポイントがデッキプレート110及びUリブ120の接合部分(図5のルート部Rにおける未溶着部分Sに含まれるデッキプレート110の下向き面112とUリブ120の側縁121のレ型開先122との接触点P)を狙うようにしている。
That is, the
この実施形態に係る補修用レーザ溶接装置1Aを用いて鋼床版103のデッキプレート110及びUリブ120の接合部分に生じたデッキ進展き裂Cdを除去するに際しても、まず、デッキプレート110及びUリブ120の接合部分に対して、超音波探傷試験等の非破壊検査を実施して、図5に示すように、ルート部Rにおける未溶着部分Sに含まれるデッキプレート110の下向き面112とUリブ120の側縁121のレ型開先122との接触点Pの位置を特定する。
When using the repair
次いで、レール配置機構20におけるL字部材22の他方のマグネット21をデッキプレート110の下向き面112に吸着させると共に、ガイド23をUリブ120の側縁121に当接させて、すなわち、デッキプレート110の下向き面112及びUリブ120の側縁121の双方を基準にして、L字部材22の一方のマグネット21を介してUリブ120の底辺123にヘッド駆動機構10Aのレール11Aを固定する。
Next, the
これにより、溶接ビードBに沿って台車12Aとともに移動するレーザヘッド4から照射されるレーザ光Lの照射ポイントがデッキプレート110及びUリブ120の接合部分のルート部Rにおける未溶着部分Sに含まれる接触点Pに設定される。
As a result, the irradiation point of the laser beam L emitted from the
この後、ヘッド駆動機構10Aの台車12Aが走行を開始し、上記接触点Pに対して適宜スポット径のレーザ光Lを照射しつつレーザヘッド4が移動を開始する。
この実施形態においても、このレーザヘッド4の移動により、レーザ光Lは、溶接ビードBに沿って1回パス(移動)するようになっている。After that, the
Also in this embodiment, the movement of the
一方、上記構成の補修用レーザ溶接装置1Aを用いて鋼床版103のデッキプレート110及びUリブ120の接合部分に生じたビード進展き裂Cbを除去する場合には、レーザ光Lを溶接ビードBに向けて照射しながらレーザヘッド4を移動させる。
On the other hand, when removing the bead propagating crack Cb generated in the joint portion between the
この実施形態に係る補修用レーザ溶接方法においても、ルート部Rにおける未溶着部分Sに含まれる鋼床版103のデッキプレート110の下向き面112とUリブ120の側縁121のレ型開先122との接触点Pをレーザ光Lの照射ポイントとして狙うようにしているので、ルート部Rにおける未溶着部分Sを溶融させ得ることとなる。そして、この未溶着部分Sの溶融に伴って、未溶着部分Sを起点として生じていたデッキ進展き裂Cdも溶融除去されることとなる。
Also in the repair laser welding method according to this embodiment, the
図10A,10B及び図11は、本開示のさらに他の実施形態に係る補修用レーザ溶接方法に用いる補修用レーザ溶接装置を示している。 10A, 10B, and 11 show a repair laser welding apparatus used in a repair laser welding method according to still another embodiment of the present disclosure.
この実施形態に係る補修用レーザ溶接装置1Bは、図10A,10B及び図11に概略的に示すように、図外のレーザ発振器から光ファイバ3を介して供給されるレーザ光Lを集光して補修箇所に照射するレーザヘッド4と、このレーザヘッド4を溶接ビードBに沿って移動させるヘッド駆動機構10Bを備えている。
As schematically shown in FIGS. 10A, 10B and 11, a repair
このヘッド駆動機構10Bは、レール20B及びレーザヘッド4を搭載した台車22Bを具備している。この場合、レール20Bは山形鋼形状を成しており、互いに分離可能に結合する縦板材22Y及び横板材22Xを具備している。
This
レール20Bの縦板材22Yは、その長手方向(図11左右方向)の両端部における各上端にマグネット21を有しており、縦板材22Yは、このマグネット21を介してデッキプレート110の下向き面112(一方の被溶接材における他方の被溶接材が接合される面)に固定されるようになっている。
また、この縦板材22Yの長手方向の両端部における各下端部には上下方向に沿う溝22Yaが形成されている。The
Further, grooves 22Ya extending in the vertical direction are formed at the lower end portions of both ends in the longitudinal direction of the
この実施形態において、この縦板材22Yを固定する際には、図10Aに示すように、Uリブ120の側縁121との間にガイド23Bを介在させることで、Uリブ120に対する位置決めが成されるようにしている。
このガイド23Bは、縦板材22Yの長手方向の適宜位置、例えば両端部に介在させ、縦板材22Yの固定後には除去されるものとなっている。In this embodiment, when the
The
一方、レール20Bの横板材22Xは、縦板材22Yの溝22Yaに挿入される溝挿入突起22Xaを基端部(図10A左端部)に有していると共に、長手方向(図11左右方向)の両端部における各先端(図10A右端)にマグネット21を有している。
On the other hand, the
この横板材22Xは、縦板材22Yの溝22Yaに溝挿入突起22Xaを挿入した状態で、マグネット21を介してUリブ120の底辺123に固定されており、この際、縦板材22Yの溝22Yaに対する溝挿入突起22Xaの上下の位置調整を行うことで、デッキプレート110の下向き面112(一方の被溶接材における他方の被溶接材が接合される面)を基準にした位置決めが成されるようになっている。
The
この横板材22X上には、縦板材22Yと平行を成すようにして長尺部材22Ybが配置されていて、横板材22Xにおける縦板材22Yと長尺部材22Ybとの間を走行路として形成しており、ヘッド駆動機構10Bの台車22Bは、図10Bに示すように、位置決めが成された横板材22X上の走行路を同じく位置決めが成された縦板材22Y及び長尺部材22Ybに案内されて走行するようになっている。
A long member 22Yb is arranged on the
つまり、溶接ビードBに沿って台車22Bとともに移動するレーザヘッド4から照射されるレーザ光Lの照射ポイントがデッキプレート110及びUリブ120の接合部分(図5のルート部Rにおける未溶着部分Sに含まれるデッキプレート110の下向き面112とUリブ120の側縁121のレ型開先122との接触点P)を狙うようにしている。
That is, the irradiation point of the laser beam L emitted from the
この実施形態に係る補修用レーザ溶接装置1Bを用いて鋼床版103のデッキプレート110及びUリブ120の接合部分に生じたデッキ進展き裂Cdを除去するに際しても、まず、デッキプレート110及びUリブ120の接合部分に対して、超音波探傷試験等の非破壊検査を実施して、図5に示すように、ルート部Rにおける未溶着部分Sに含まれるデッキプレート110の下向き面112とUリブ120の側縁121のレ型開先122との接触点Pの位置を特定する。
When using the repair
次いで、レール20Bの縦板材22YをUリブ120の側縁121との間にガイド23Bを介在させた状態で、マグネット21を介してデッキプレート110の下向き面112(一方の被溶接材における他方の被溶接材が接合される面)に固定する。つまり、Uリブ120に対する位置決めが成された状態でレール20Bの縦板材22Yをデッキプレート110の下向き面112に固定する。
Next, with the
これに続いて、横板材22Xの溝挿入突起22Xaを縦板材22Yの溝22Yaに挿入した状態で、マグネット21を介してUリブ120の底辺123に横板材22Xを固定し、この際、縦板材22Yの溝22Yaに対する溝挿入突起22Xaの上下の位置調整を行って、デッキプレート110の下向き面112(一方の被溶接材における他方の被溶接材が接合される面)を基準にした位置決めを行う。
Subsequently, the
これにより、縦板材22Y及び長尺部材22Ybに案内されて(溶接ビードBに沿って)走行する台車22Bの走行路が横板材22X上に設定され、台車22B上のレーザヘッド4から照射されるレーザ光Lの照射ポイントがデッキプレート110及びUリブ120の接合部分のルート部Rにおける未溶着部分Sに含まれる接触点Pに設定される。
As a result, the traveling path of the
次に、レール20Bの縦板材22YとUリブ120の側縁121との間からガイド23Bを除去した後、ヘッド駆動機構10Bの台車22Bが走行を開始し、上記接触点Pに対して適宜スポット径のレーザ光Lを照射しつつレーザヘッド4が移動を開始する。
この実施形態においても、このレーザヘッド4の移動により、レーザ光Lは、溶接ビードBに沿って1回パス(移動)するようになっている。Next, after removing the
Also in this embodiment, the movement of the
一方、上記構成の補修用レーザ溶接装置1Bを用いて鋼床版103のデッキプレート110及びUリブ120の接合部分に生じたビード進展き裂Cbを除去する場合には、レーザ光Lを溶接ビードBに向けて照射しながらレーザヘッド4を移動させる。
On the other hand, when removing the bead propagating crack Cb generated in the joint portion between the
この実施形態に係る補修用レーザ溶接方法においても、ルート部Rにおける未溶着部分Sに含まれる鋼床版103のデッキプレート110の下向き面112とUリブ120の側縁121のレ型開先122との接触点Pをレーザ光Lの照射ポイントとして狙うようにしているので、ルート部Rにおける未溶着部分Sを溶融させ得ることとなる。そして、この未溶着部分Sの溶融に伴って、未溶着部分Sを起点として生じていたデッキ進展き裂Cdも溶融除去されることとなる。
Also in the repair laser welding method according to this embodiment, the
また、この実施形態に係る補修用レーザ溶接装置1Bでは、レール20Bを互いに分離可能に結合する縦板材22Y及び横板材22Xから構成しているので、レール20Bを設置する際には、デッキプレート110の下向き面112及びUリブ120に対して縦板材22Y及び横板材22Xを一つひとつ位置決めしながら設置することとなる。
Further, in the repair
つまり、一つひとつの作業がそれ程重量を感じずに行い得るものとなり、その結果、レール20Bの位置決め及び設置が容易になる分だけ作業性が向上することとなる。
In other words, each work can be performed without feeling the weight so much, and as a result, the workability is improved by the ease of positioning and installation of the
さらに、この実施形態に係る補修用レーザ溶接装置1Bでは、台車22Bの走行路をレール20Bの横板材22X上に設定しているので、レーザヘッド4から照射されるレーザ光Lの照準合わせ作業が簡単に成されることとなる。
Furthermore, in the repair
ここで、この実施形態に係る補修用レーザ溶接方法では、デッキプレート110及びUリブ120の接合部分に生じたビード進展き裂にレーザ光Lを照射して除去する場合において、図12Aに示す直方体形状のタブ板Tを、図12B,12Cに示すように、溶接ビードBにおける補修溶接箇所の始端及び終端の2箇所に配置してレーザ溶接を行い、補修用のレーザ溶接終了後にタブ板T,Tを除去するようにしている。
Here, in the repair laser welding method according to this embodiment, when removing by irradiating the laser beam L the bead propagation crack generated in the joint portion of the
このように、溶接ビードBにおける補修溶接箇所の始端及び終端にタブ板T,Tを配置してレーザ溶接を行うことで、欠陥発生率が高い溶接ビードBにおける補修溶接箇所の始端及び終端の健全性を確保し得ることとなる。 In this way, by arranging the tab plates T and T at the start and end of the repair weld location in the weld bead B and performing laser welding, the start and end of the repair weld location in the weld bead B with a high defect rate are sound. It is possible to ensure the reliability.
この実施形態において、溶接ビードBにおける補修溶接箇所の始端及び終端に配置するタブ板として、直方体形状のタブ板T以外に、図13Aに示す楔形状のタブ板T1や、図13Bに示す側面視が台形形状のタブ板T2を用いることができる。 In this embodiment, as the tab plates arranged at the beginning and end of the repair welding location in the weld bead B, a wedge-shaped tab plate T1 shown in FIG. 13A and a wedge-shaped tab plate T1 shown in FIG. A trapezoidal tab plate T2 can be used.
例えば、側面視が台形形状のタブ板T2を用いてき補修用レーザ溶接を行う場合には、図14に示すように、鋼材Wの表面上において、き裂Waを挟むようにして2枚のタブ板T2,T2を配置する。そして、これらのタブ板T2,T2の斜め切りされた各一方の側面を鋼材Wの表面Wpに面接触させて、他方の側面同士が互いに離れる方向に傾くようにして、例えば、スポット溶接により接合する。 For example, when laser welding for repair is performed using a tab plate T2 having a trapezoidal shape when viewed from the side, two tab plates T2 are placed on the surface of the steel material W so as to sandwich the crack Wa, as shown in FIG. , T2. Then, one of the obliquely cut side surfaces of the tab plates T2, T2 is brought into surface contact with the surface Wp of the steel material W, and the other side surfaces are inclined in a direction away from each other, and are joined by, for example, spot welding. .
次いで、鋼材Wの表面Wpに傾きを持って面接触状態で保持した一方側(図示左側)のタブ板T2の側面(いわゆるこば面)から入熱するべくレーザ光Lの照射を開始する。 Next, irradiation of laser light L is started to input heat from the side surface (so-called side surface) of the tab plate T2 on one side (the left side in the figure) held in surface contact with the surface Wp of the steel material W with an inclination.
この場合、レーザ光Lは鋼材Wの表面Wpに対してほぼ垂直で且つ距離が一定となるように設定されるので、タブ板T2,T2の各こば面近傍ではエネルギー密度が低く溶融しない。 In this case, since the laser beam L is set so as to be substantially perpendicular to the surface Wp of the steel material W and at a constant distance, the energy density is low in the vicinity of the edge surfaces of the tab plates T2, T2, so that they do not melt.
そこで、側面視が台形形状のタブ板T2に替えて、図15Aに示すように、溶接方向に沿う溝T3aを有するタブ板T3を採用したり、図15Bに示すように、こば面に切欠きT4aを有するタブ板T4を採用したり、図15Cに示すように、こば面に段差T5aを有するタブ板T5を採用したりして、鋼材Wの厚み方向に温度差が生じないようすることが望ましい。 Therefore, instead of the tab plate T2 having a trapezoidal shape when viewed from the side, a tab plate T3 having a groove T3a along the welding direction as shown in FIG. A tab plate T4 having a notch T4a is adopted, or a tab plate T5 having a step T5a on the edge surface as shown in FIG. is desirable.
この補修用レーザ溶接において、上記した溝T3aや切欠きT4aや段差T5aを有するタブ板T3~T5を用いる場合には、レーザ光照射開始及びレーザ光照射終了の各時点において母材が溶融するのを避けるために、図16Aに示すように、鋼材やセラミック等から成る当て板Uをタブ板T3(T4,T5)のこば面に宛がったり、図16Bに示すように、当て板Uをタブ板T3(T4,T5)に形成した切欠きTaに嵌め込んだりすることが望ましく、側面視が台形形状のタブ板T2を用いる場合には、図16Cに示すように、タブ板T2の下に当て板Uをあてがったりすることが望ましい。 In this repair laser welding, when the tab plates T3 to T5 having the groove T3a, the notch T4a, and the step T5a are used, the base material is melted at the start and end of the laser beam irradiation. In order to avoid this, as shown in FIG. is preferably fitted into the notch Ta formed in the tab plate T3 (T4, T5). It is desirable to apply a backing plate U to the bottom.
図17A,17Bは、この実施形態に係る補修用レーザ溶接方法によって、デッキプレート110及びUリブの接合部分に補修用レーザ溶接を行うに際して、Uリブを跨いで配置される横リブ130のスカラップ部131に位置する部分にレーザ光Lを照射する場合を示している。
17A and 17B show the scalloped portion of the
このように、横リブ130のスカラップ部131に位置する部分にレーザ光Lを照射する場合において、まず、図17Aに示すように、図示左側から図示右側に向けて移動するレーザヘッド(図17Aでは図示省略)を横リブ130の手前で一端停止させ、この状態で、横リブ130のスカラップ部131に位置する部分にミラー4aを介してレーザ光Lを照射する。
In this way, when irradiating the portion of the
この後、図17Bに示すように、レーザヘッドを横リブ130の図示右側に位置させて、横リブ130の図示右側からスカラップ部131に位置する部分にミラー4aを介してレーザ光Lを照射する、すなわち、スカラップ部131に位置する部分をラップするように溶接する。
After that, as shown in FIG. 17B, the laser head is positioned on the right side of the
この際、スカラップ部131に位置する部分に未溶接箇所が生じるのを防ぐために、横リブ130の肉厚をt、スカラップ部131のデッキプレート110からの距離をRとした場合、レーザ光Lの横リブ130に対する照射角度θが、t/Rで表されるtanαの正接角度αの少なくとも1/2以上の角度とすることが望ましい。
At this time, in order to prevent an unwelded portion from occurring in the portion positioned at the scalloped
上記した各実施形態では、いずれも本開示に係る補修用レーザ溶接方法を橋梁の鋼床版を構成するデッキプレートと、このデッキプレートの面上に隅肉溶接により接合されたUリブとの接合部分に生じたき裂を補修するのに用いた場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。 In each of the above-described embodiments, the repair laser welding method according to the present disclosure is used to join a deck plate constituting a steel deck plate of a bridge and a U-rib joined by fillet welding on the surface of the deck plate. Although the case where it is used for repairing a crack in a part has been described as an example, it is not limited to this.
また、上記した各実施形態では、いずれもレーザ光Lの照射のみでき裂を除去するようにしているが、これに限定されるものではなく、他の構成として、例えば、溶材を供給しつつレーザ光Lの照射を行ってもよく、このように溶材を供給しつつレーザ光Lの照射を行う場合には、き裂を確実に除去することができる。 Further, in each of the above-described embodiments, the cracks are removed only by the irradiation of the laser beam L. However, the present invention is not limited to this. Irradiation with the light L may be performed, and when the irradiation with the laser light L is performed while the solvent is being supplied in this way, the cracks can be reliably removed.
さらに、上記した各実施形態では、いずれもレーザ光Lの照射のみでき裂を除去するようにしているが、他の溶接、例えば、アーク溶接を併用するようにしてもよい。 Furthermore, in each of the above-described embodiments, the cracks are removed only by the irradiation of the laser beam L, but other welding such as arc welding may also be used.
本開示に係る補修用レーザ溶接方法及び補修用レーザ溶接装置の構成は、上記した各実施形態に限られるものではなく、開示の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。 The configurations of the repair laser welding method and the repair laser welding apparatus according to the present disclosure are not limited to the above-described embodiments, and can be variously modified without departing from the spirit of the disclosure.
本開示の第1の態様は、一方の被溶接材と、該一方の被溶接材の面上に対して隅肉溶接により斜めに接合された他方の被溶接材との間のルート部における未溶着部分を起点として生じたき裂をレーザ光の照射により溶融させて消去する補修用レーザ溶接方法であって、前記ルート部における未溶着部分に含まれる前記一方の被溶接材と前記他方の被溶接材との接触点を前記レーザ光の照射ポイントとして前記ルート部の溶接ビード側から狙いつつ、該溶接ビードに沿って前記レーザ光を照射する構成としている。
なお、ルート部における未溶着部分に含まれる一方の被溶接材と他方の被溶接材との接触点は、非破壊検査によって位置を特定する。A first aspect of the present disclosure is a non-removable part at a root portion between one material to be welded and the other material to be welded obliquely joined to the surface of the one material to be welded by fillet welding. A repair laser welding method for melting and erasing a crack starting from a welded portion by irradiating a laser beam, wherein the one welded material and the other welded material included in the unwelded portion of the root portion The laser beam is irradiated along the weld bead while aiming from the weld bead side of the root portion as the irradiation point of the laser beam at the point of contact with the material.
The position of the contact point between one material to be welded and the other material to be welded included in the unwelded portion of the root portion is specified by nondestructive inspection.
また、本開示の第2の態様は、前記レーザ光の照射ポイントを前記接触点から前記溶接ビード側にシフトさせて前記レーザ光を前記溶接ビードに沿って複数回パスさせる構成としている。
この際、レーザ光の照射ポイントの1回のシフト量は、レーザ光のスポット径に基づいて決定する。In a second aspect of the present disclosure, the irradiation point of the laser beam is shifted from the contact point toward the weld bead, and the laser beam is passed multiple times along the weld bead.
At this time, the amount of shift of the irradiation point of the laser beam for one time is determined based on the spot diameter of the laser beam.
さらに、本開示の第3の態様は、前記溶接ビードを横切る方向に前記レーザ光をウィービングさせつつ該溶接ビードに沿って前記レーザ光を照射する構成としている。 Furthermore, a third aspect of the present disclosure is configured to irradiate the laser beam along the weld bead while weaving the laser beam in a direction across the weld bead.
さらにまた、本開示の第4の態様は、前記ルート部における未溶着部分に含まれる前記一方の被溶接材と前記他方の被溶接材との接触点を前記レーザ光の照射ポイントとして狙うに際して、前記レーザ光のスポットの少なくとも外縁が前記接触点に触れるべく照射ポイントを設定する構成としている。 Furthermore, in the fourth aspect of the present disclosure, when aiming at a contact point between the one material to be welded and the other material to be welded included in the unwelded portion of the root portion as the irradiation point of the laser beam, The irradiation point is set so that at least the outer edge of the spot of the laser light touches the contact point.
さらにまた、本開示の第5の態様は、溶材を供給しつつ前記レーザ光を照射する構成としている。 Furthermore, a fifth aspect of the present disclosure is configured to irradiate the laser beam while supplying the solvent.
一方、本開示の第6の態様は、一方の被溶接材と、該一方の被溶接材の面上に対して隅肉溶接により斜めに接合された他方の被溶接材との間のルート部における未溶着部分を起点として生じたき裂をレーザ光の照射により溶融させて消去する補修用レーザ溶接装置であって、レーザ発振器と、前記レーザ発振器から供給されるレーザ光を照射するレーザヘッドと、前記レーザヘッドを前記ルート部の溶接ビードに沿って移動させるヘッド駆動機構と、前記ヘッド駆動機構により前記溶接ビードに沿って移動する前記レーザヘッドから照射される前記レーザ光の照射ポイントを前記ルート部における未溶着部分に含まれる前記一方の被溶接材と前記他方の被溶接材との接触点に倣わせる倣い機構を備えている構成としている。 On the other hand, a sixth aspect of the present disclosure is a root portion between one of the materials to be welded and the other material to be welded that is obliquely joined to the surface of the one of the materials to be welded by fillet welding. A laser welding device for repair that melts and erases a crack that has occurred starting from an unwelded portion in the by irradiating a laser beam, comprising a laser oscillator, a laser head that irradiates the laser beam supplied from the laser oscillator, a head drive mechanism for moving the laser head along the weld bead of the root portion; It is configured to have a following mechanism for following the contact point between the one welding material and the other welding material included in the non-welded portion in the.
また、本開示の第7の態様は、 一方の被溶接材と、該一方の被溶接材の面上に対して隅肉溶接により斜めに接合された他方の被溶接材との間のルート部における未溶着部分を起点として生じたき裂をレーザ光の照射により溶融させて消去する補修用レーザ溶接装置であって、レーザ発振器と、前記レーザ発振器から供給されるレーザ光を照射するレーザヘッドと、前記レーザヘッドを前記ルート部の溶接ビードに沿って移動させるヘッド駆動機構を備え、前記ヘッド駆動機構は、レール及び前記レーザヘッドを搭載して前記レール上を走行する台車を具備し、前記レールは、前記溶接ビードに沿って前記台車とともに移動する前記レーザヘッドから照射される前記レーザ光の照射ポイントを前記ルート部における未溶着部分に含まれる前記一方の被溶接材と前記他方の被溶接材との接触点とするべく、前記一方の被溶接材における前記他方の被溶接材が接合される面及び該他方の被溶接材の双方を基準にして固定されている構成としている。 In addition, a seventh aspect of the present disclosure is a root portion between one of the materials to be welded and the other of the materials to be welded that is obliquely joined to the surface of the one of the materials to be welded by fillet welding. A laser welding device for repair that melts and erases a crack that has occurred starting from an unwelded portion in the by irradiating a laser beam, comprising a laser oscillator, a laser head that irradiates the laser beam supplied from the laser oscillator, A head driving mechanism for moving the laser head along the weld bead of the root portion is provided, the head driving mechanism includes a rail and a carriage on which the laser head is mounted and which travels on the rail, and the rail is , the irradiation points of the laser beam emitted from the laser head moving along the welding bead together with the carriage are positioned on the one material to be welded and the other material to be welded included in the unwelded portion of the root portion; In order to make the contact point, both the surface of the one weld material to which the other weld material is joined and the other weld material are fixed as a reference.
さらに、本開示の第8の態様は、前記ヘッド駆動機構の前記レールは、互いに分離可能に結合する縦板材及び横板材を具備した山形鋼形状を成し、前記レールの前記縦板材は、前記他方の被溶接材を基準にして位置決め固定され、前記レールの前記横板材は、前記他方の被溶接材を基準にして固定された前記縦板材に対して前記一方の被溶接材における前記他方の被溶接材が接合される面を基準にして位置決め固定され、前記レールの前記横板材は、該横板材上に載置した前記ヘッド駆動機構の前記台車が前記縦板材に案内されて走行する走行路として形成されている構成としている。 Further, according to an eighth aspect of the present disclosure, the rails of the head drive mechanism are formed in an angle steel shape including vertical plates and horizontal plates that are detachably coupled to each other, and the vertical plates of the rails are formed by the The horizontal plate member of the rail is positioned and fixed with reference to the other material to be welded, and the horizontal plate member of the rail is positioned relative to the vertical plate member fixed with reference to the other material to be welded. The horizontal plate member of the rail is positioned and fixed with reference to the surface to which the material to be welded is joined, and the horizontal plate member of the rail travels while the carriage of the head drive mechanism placed on the horizontal plate member is guided by the vertical plate member. It has a configuration formed as a road.
さらにまた、本開示の第9の態様は、前記溶接ビードを横切る方向に前記レーザ光をウィービングさせるウィービング機構を備えている構成としている。 Furthermore, a ninth aspect of the present disclosure includes a weaving mechanism that weaves the laser beam in a direction across the weld bead.
さらにまた、本開示の第10の態様において、前記レーザ光の照射ポイントは、該レーザ光のスポットの少なくとも外縁が前記ルート部における未溶着部分に含まれる前記一方の被溶接材と前記他方の被溶接材との接触点に触れるべく設定されている構成としている。 Furthermore, in the tenth aspect of the present disclosure, the irradiation points of the laser light are the one material to be welded and the other material to be welded, in which at least the outer edge of the spot of the laser light is included in the unwelded portion of the root portion. It is configured to touch the contact point with the welding material.
本開示の補修用レーザ溶接方法及び補修用レーザ溶接装置において、レーザには、YAGレーザや半導体レーザを用いるのが一般的であるが、これらのものに限定されない。 In the repair laser welding method and repair laser welding apparatus of the present disclosure, a YAG laser or a semiconductor laser is generally used as the laser, but the laser is not limited to these.
1,1A,1B 補修用レーザ溶接装置
2 レーザ発振器
4 レーザヘッド
6 ウィービング機構
7 アーム(シフト機構)
8 倣い機構
10,10A,10B ヘッド駆動機構
11A,20B レール
12A,22B 台車
22X 横板材(レール)
22Y 縦板材(レール)
103 鋼床版
110 デッキプレート(一方の被溶接材)
112 下向き面(一方の被溶接材における他方の被溶接材が接合される面)
120 Uリブ(他方の被溶接材)
121 Uリブの側縁
122 レ型開先
B 溶接ビード
Cb ビード進展き裂
Cd デッキ進展き裂
P 接触点
R ルート部
S 未溶着部分1, 1A, 1B repair
8
22Y vertical plate (rail)
103
112 downward surface (surface to which the other welded material is joined in one welded material)
120 U-rib (other material to be welded)
121
Claims (10)
前記ルート部における未溶着部分に含まれる前記一方の被溶接材と前記他方の被溶接材との接触点を前記レーザ光の照射ポイントとして前記ルート部の溶接ビード側から狙いつつ、該溶接ビードに沿って前記レーザ光を照射する補修用レーザ溶接方法。A crack that originates from an unwelded portion at the root between one material to be welded and the other material to be welded that is joined obliquely to the surface of the other material by fillet welding. A repair laser welding method for melting and erasing by irradiating laser light,
While aiming at the contact point between the one material to be welded and the other material to be welded included in the unwelded portion of the root part as the irradiation point of the laser beam from the weld bead side of the root part, A repair laser welding method for irradiating the laser beam along the surface.
レーザ発振器と、
前記レーザ発振器から供給されるレーザ光を照射するレーザヘッドと、
前記レーザヘッドを前記ルート部の溶接ビードに沿って移動させるヘッド駆動機構と、
前記ヘッド駆動機構により前記溶接ビードに沿って移動する前記レーザヘッドから照射される前記レーザ光の照射ポイントを前記ルート部における未溶着部分に含まれる前記一方の被溶接材と前記他方の被溶接材との接触点に倣わせる倣い機構を備えている補修用レーザ溶接装置。A crack that originates from an unwelded portion at the root between one material to be welded and the other material to be welded that is joined obliquely to the surface of the other material by fillet welding. A repair laser welding device that melts and erases by irradiating laser light,
a laser oscillator;
a laser head that emits laser light supplied from the laser oscillator;
a head driving mechanism for moving the laser head along the weld bead of the root;
The irradiation point of the laser beam emitted from the laser head moving along the weld bead by the head driving mechanism is set to the one welding material and the other welding material included in the unwelded portion of the root portion. A laser welding device for repair equipped with a tracing mechanism that traces the contact point with.
レーザ発振器と、
前記レーザ発振器から供給されるレーザ光を照射するレーザヘッドと、
前記レーザヘッドを前記ルート部の溶接ビードに沿って移動させるヘッド駆動機構を備え、
前記ヘッド駆動機構は、レール及び前記レーザヘッドを搭載して前記レール上を走行する台車を具備し、前記レールは、前記溶接ビードに沿って前記台車とともに移動する前記レーザヘッドから照射される前記レーザ光の照射ポイントを前記ルート部における未溶着部分に含まれる前記一方の被溶接材と前記他方の被溶接材との接触点とするべく、前記一方の被溶接材における前記他方の被溶接材が接合される面及び該他方の被溶接材の双方を基準にして固定されている補修用レーザ溶接装置。A crack that originates from an unwelded portion at the root between one material to be welded and the other material to be welded that is joined obliquely to the surface of the other material by fillet welding. A repair laser welding device that melts and erases by irradiating laser light,
a laser oscillator;
a laser head that emits laser light supplied from the laser oscillator;
A head drive mechanism for moving the laser head along the weld bead of the root,
The head drive mechanism includes a rail and a truck mounted with the laser head and traveling on the rail, and the rail is irradiated with the laser beam from the laser head that moves together with the truck along the weld bead. In order to make the light irradiation point a contact point between the one weld material and the other weld material included in the unwelded portion of the root, the other weld material in the one weld material is A repair laser welding device fixed with reference to both the surface to be joined and the other welded material.
前記レールの前記縦板材は、前記他方の被溶接材を基準にして位置決め固定され、
前記レールの前記横板材は、前記他方の被溶接材を基準にして固定された前記縦板材に対して前記一方の被溶接材における前記他方の被溶接材が接合される面を基準にして位置決め固定され、
前記レールの前記横板材は、該横板材上に載置した前記ヘッド駆動機構の前記台車が前記縦板材に案内されて走行する走行路として形成されている請求項7に記載の補修用レーザ溶接装置。the rail of the head drive mechanism has an angle steel shape with a vertical plate member and a horizontal plate member that are detachably coupled to each other;
The vertical plate material of the rail is positioned and fixed with reference to the other material to be welded,
The horizontal plate member of the rail is positioned with respect to the vertical plate member fixed with reference to the other to-be-welded material, with reference to the surface of the one to-be-welded material to which the other to-be-welded material is joined. fixed,
8. The laser welding for repair according to claim 7, wherein the horizontal plate member of the rail is formed as a travel path along which the carriage of the head drive mechanism mounted on the horizontal plate member travels while being guided by the vertical plate member. Device.
The irradiation point of the laser beam is set so that at least the outer edge of the spot of the laser beam touches the contact point between the one material to be welded and the other material to be welded, which is included in the unwelded portion of the root portion. Repair laser welding equipment according to any one of claims 6 to 9.
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005111517A (en) | 2003-10-07 | 2005-04-28 | Babcock Hitachi Kk | Method of improving stress corrosion cracking resistance in high nickel alloy, and repairing method therefor |
JP2010133835A (en) | 2008-12-04 | 2010-06-17 | Hanshin Expressway Co Ltd | Method for detecting crack of bridge floor panel |
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Family Cites Families (9)
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---|---|---|---|---|
JPH08187587A (en) * | 1994-12-28 | 1996-07-23 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Laser beam fillet welding method for t joint and device therefor |
JP3596329B2 (en) * | 1999-02-16 | 2004-12-02 | 日産自動車株式会社 | Laser welding apparatus and laser welding method |
JP4355621B2 (en) * | 2004-06-25 | 2009-11-04 | 株式会社東京鐵骨橋梁 | Steel slab repair method and reinforcement method |
WO2008015727A1 (en) * | 2006-07-31 | 2008-02-07 | Ihi Corporation | Rigidity reinforcement plate and method of producing rigidity reinforcement plate |
KR101111257B1 (en) * | 2009-09-24 | 2012-02-22 | 대우조선해양 주식회사 | Automatic welding robot |
JP5860264B2 (en) * | 2011-10-21 | 2016-02-16 | 株式会社Ihi | How to repair cracks |
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JP6705336B2 (en) * | 2016-08-12 | 2020-06-03 | 日本製鉄株式会社 | Method for suppressing fatigue crack generation in steel deck, method for manufacturing steel deck, and inner surface pressing device |
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005111517A (en) | 2003-10-07 | 2005-04-28 | Babcock Hitachi Kk | Method of improving stress corrosion cracking resistance in high nickel alloy, and repairing method therefor |
JP2010133835A (en) | 2008-12-04 | 2010-06-17 | Hanshin Expressway Co Ltd | Method for detecting crack of bridge floor panel |
JP2016194236A (en) | 2015-03-31 | 2016-11-17 | 新日鐵住金株式会社 | Method of preventing generation of fatigue crack in steel deck slab and inner face pressing tool |
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